Simular líneas de transmisión de RF a bajas frecuencias

Puede simular una línea de transmisión con una gran cantidad de inductores en serie y condensadores paralelos, pero eso es un gran problema y no estoy seguro de que le brinde la información que realmente desea.

En realidad no es tan difícil ver los efectos obvios de la línea de transmisión a altas frecuencias si tiene un osciloscopio. Si su club de electrónica no tiene uno, sería un excelente equipo para pedir. Mientras tanto, encuentre alguna compañía en el área que haga electrónica y esté dispuesta a ayudar a los estudiantes de secundaria. Sospecho que la mayoría de ellos estarían encantados de ayudar si se les pregunta.

Hicimos esto en un laboratorio de la universidad, y recuerdo que me sorprendió lo claros y obvios que fueron los resultados. Obtener un carrete de algún cable. Coaxial sería genial, pero 100 pies de cable de par trenzado Ethernet también funcionarán bien. Lo más probable es que quienquiera que maneje la red en tu escuela tenga un carrete de "CAT5" o un cable similar que te puedan prestar.

Use un generador de señal o un circuito simple con una salida digital que haga una onda cuadrada. Conecte tierra y esta onda cuadrada a un extremo de un par trenzado, y obtenga acceso al otro extremo del mismo par trenzado.

Primero, mire la señal inyectada en el extremo de transmisión con y sin una resistencia de 50 Ω en serie. Especialmente con la resistencia, deberías poder ver los escalones mientras el reflejo del otro extremo vuelve al extremo de transmisión. Ahora puede colocar una resistencia de 50 en el extremo opuesto y ver el efecto que tiene en el extremo de transmisión. También mire la señal en el extremo lejano con y sin cada una de las resistencias en su lugar. Creo que verás artefactos claros de los reflejos, y cómo las cosas se calman, pero están a la mitad del voltaje con las resistencias en su lugar.

Otras cosas que hacer es ajustar las resistencias para que suene un mínimo, lo que significa encontrar la impedancia característica de la línea. También sería un ejercicio interesante medir el tiempo total de propagación a través del cable, medir la longitud del cable y calcular la velocidad de propagación real en ese cable. Puede que te sorprenda lo que encuentres.

Es posible que desee hacer un modelo mecánico en su lugar. Eso haría mucho más fácil obtener algo que funcione en frecuencias tan bajas que pueda ver el efecto con sus propios ojos.

Me gusta este video famoso de Bell Labs , donde el Dr. J.N. Shive explica las ondas para que un lego pueda entenderlo :-)

Esa es una idea interesante. (Me gustaría deshacerme de las R). Tenía la idea de armar diferentes longitudes de (por ejemplo) un cable coaxial de 50 ohmios y 75 ohmios, el objetivo final de hacer 1/4 de redes de adaptación de impedancia de longitud de onda. (Y otras estructuras). El problema es que para longitudes de coaxial razonables se necesitan frecuencias bastante altas. Sería bueno hacer que algo funcione en frecuencias más bajas (por ejemplo, 10-20 MHz), como las que están disponibles con generadores de señales de bajo costo. Un problema que me pregunto con el enfoque de elementos agrupados es cuántos elementos necesita? Tienes una estructura discreta frente a continua, en algún punto se mostrará la discreción. (Este es quizás un comentario largo y lo eliminaré si / cuando alguien se queje).